NOVOS PARADIGMAS DE CONTROLE E MONITORAMENTO DO PROCESSO FERMENTATIVO

 

 

Dra Eloisa Mocheuti Kronka

PhD em processos fermentativos e automação de análises

Dir. técnica da Al Sukkar biotecnologia industrial

 

 

Os microrganismos do ambiente, principalmente proveniente do solo, que aderem à cana-de-açúcar, constituem a carga microbiana contaminante do processo fermentativo e podem atingir níveis prejudiciais à produção do etanol. Contribuem ainda para o aumento desta contaminação: a não assepsia dos equipamentos e tubulações e condições não adequadas de operação do processo. Estes contaminantes consomem os açúcares que além de competir com a levedura liberam ácidos orgânicos no meio, que prejudicam a atuação da levedura, provocam perdas significativas no processo e redução da produtividade.

O ácido láctico é o principal contaminante, pois é um dos produtos das bactérias lácticas (lactobacillus e bacillus entre outras), presentes em maior quantidade no meio. As bactérias lácticas podem ser: homofermentativas, quando produzem somente o ácido láctico ou heterofermentativas, quando produzem além do acido láctico, etanol e CO2.

A contaminação bacteriana favorece a floculação da levedura (S. cerevisiae) e o aumento de leveduras resistentes, chamadas de “selvagens”, consideradas contaminantes do processo, pois provocam diferentes características fermentativas, diminuem o rendimento em etanol e aumentam a formação de espuma, glicerol e a floculação. As principais leveduras contaminantes são: cândida, deckera, torula, pichia entre outras. As leveduras também sofrem um grande stress com a incidência de fatores, tais como: alta temperatura e teor alcoólico, alto teor de íons como; sulfito, cálcio, potássio, alumínio, ácidos orgânicos, biocidas e antibióticos em concentrações que são prejudiciais a levedura.

A floculação da levedura dificulta o contato entre o antimicrobiano usado no processo e a bactéria, que causam o aumento desses contaminantes e provocam um aumento da acidez do meio fermentativo. A floculação ocorre devido a vários fatores dos quais se destacam: o contato com gomas (subproduto de bactérias), principalmente a dextrana e a levana, ou pelo contato com bactérias indutoras da floculação ou ainda devido a contaminação por leveduras floculantes.

A temperatura é outro fator que pode levar a inibição da levedura no processo, assim como, o sinergismo entre os ácidos orgânicos presentes no meio fermentativo e a temperatura, que pode potencializar o efeito inibidor sobre a levedura no processo.

Para se fazer um controle efetivo do processo de produção do etanol, é necessário conhecer os fatores que são prejudiciais a levedura e avaliá-los de forma sinérgica. Dentre os fatores que comprometem a fermentação, destacam-se: a qualidade do mosto, o pH e temperatura do processo, os aditivos químicos (ácidos biocidas, antibióticos), a qualidade da centrifugação, a limpeza e assepsia e a contaminação bacteriana.

A adição de ácido sulfúrico e os antimicrobianos e biocidas são usados para controlar o crescimento bacteriano no processo fermentativo, uma vez que a presença destas bactérias pode reduzir a viabilidade da levedura, com consequente diminuição da eficiência fermentativa.

O uso periódico de antimicrobianos tem causado a ocorrência de microrgamismos resistentes, além de em alguns casos deixarem um residual na levedura seca, o que tem levado as usinas a buscar novos produtos antimicrobianos no combate à contaminação do processo na produção do etanol.

Muitas usinas tem usado o dióxido de cloro como agente antimicrobiano por ser um oxidante e desinfetante universal e amplamente usado em diversas aplicações. Ele funciona como um oxidante seletivo, devido ao seu mecanismo de transferência de um único elétron, sendo reduzido a clorito. Em tubulações de ferro fundido, ele reage provocando corrosão e formação de tubérculos nas paredes internas das tubulações. Possui uma reatividade independente do pH e não hidrolisa; com uma baixa decomposição na água. Seu mecanismo de inativação de microrganismos ocorre através da reação com a membrana celular, com o aumento da permeabilidade e consequentes danos fisiológicos.

Estudos mostram que a concentração eficiente de dióxido de cloro na inibição bacteriana no meio fermentativo é de 100 a 200 mg/L. Porém, o efeito inibitório sobre a levedura do processo é a partir de 50 mg/L, sendo o crescimento da levedura completamente inibido a 100 mg/L. Ou seja, a melhor concentração para inibir a bactéria é aquela que prejudica a levedura também. Portanto, ao fazer a opção pelo uso deste tipo de antimicrobiano, tem-se que ter um rigoroso controle no sistema de dosagem do mesmo, além da necessidade de se fazer análises continuas de residual no meio fermentativo e o monitoramento das condições da levedura no processo.

Atualmente, em tempos em que é imprescindível produzir com menor custo e aumentar a produtividade, os antimicrobianos naturais tem sido uma das alternativas mais viáveis, porém, estes ainda estão em fase experimental, com poucas alternativas no mercado.

Assim, para se obter um bom rendimento fermentativo, é condição vital fazer o controle e monitoramento do processo de produção com eficiência e inovação, ou seja, há que se executar um conjunto de ações, tomadas para diminuir a contaminação, evitar perdas no processo e com isto, melhorar a produtividade.

O uso de técnicas e equipamentos mais modernos e avançados para fazer análises e dar diagnósticos mais rápidos e precisos, propiciam uma significativa melhora da eficiência fermentativa e diminuição das perdas no processo de produção.

Diante disso, a Al Sukkar lançou o SUKKARBIO, que é um novo conceito, uma nova tecnologia em análises, para fazer o controle e monitoramento em processos fermentativos industriais, tanto na fermentação alcoólica, fermentação de etanol 2G quanto em fermentações para vinho e cerveja. O objetivo deste é propiciar a redução das perdas e do consumo de insumos no processo, para poder aumentar o rendimento fermentativo e obter o máximo de produtividade. O SUKKARBIO é composto por kits contendo meios seletivos para identificação de bactérias gram + e gram - e leveduras do processo fermentativo. São identificadas bactérias para se avaliar a contaminação que entra na dorna (mosto) e o efeito da dosagem de antimicrobianos (vinho), além da análise bioquímica da levedura (fermento) e sua força fermentativa. Tem-se a opção de incluir no SUKKARBIO, kits enzimáticos para outras análises de controle, que somadas as análises de identificação de bactérias e leveduras, fornecem dados mais precisos da contaminação e das condições da levedura no processo fermentativo. Estes dados são imprescindíveis para tomada de decisão na condução dos procedimentos de controle do processo, com maior confiabilidade dos resultados e diagnósticos mais precisos, possibilitando um ganho significativo no rendimento fermentativo industrial.

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